柱下独立基础设计.pdf
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桩基础设计计算书
一、确定桩基持力层、桩型、承台埋深
1.设计资料
某厂房上部结构荷载设计值为轴力:N=7460kN,弯矩:M=840kN、m,柱截面尺寸600mm*800mm。建筑场地位于城郊,土层分布情况及各层土物理性质指标如表中所示,地下水位位于地表下1、0m。从各测点的静力触探结果瞧场地土具有不均匀性,东部区域的比贯入阻力ps平均值要高于西部,局部地区有明浜,埋深近2m。
2、确定桩、承台尺寸与材料等
初选承台尺寸:3、0m×2、0m×1、4m;柱初选为400*400的钢筋混凝土预制方桩。桩身混凝土用30号,型式详见标准图集。
3、选择桩基持力层,确定荷载情况
由设计资料可知,作用在承台底面中心的荷载为:轴
力:N=7460kN,弯矩:M=840kN、m。
初选桩基础为边长为400mm的钢筋混凝土预制方桩,打入土层⑤灰-褐色粉质粘
1
土0、5m,控制最后贯入度e小于50mm,此基础桩基按照摩擦桩进行设计。所以可以得到桩长为:嵌入承台0、05m,锥形桩尖0、5m,故有:总桩长
为:L0=0、05+6、0+14、9+0、5+0、5=21、95m
二、确定单桩竖向承载力
根据《地基与基础设计规范》中确定单桩容许承载力的经验公式,初步预估桩的竖向承载力符合要求。
Ra=q pa A p+u pΣq sia L i
=2270*0、42+4*0、4*(25*6+14、9*25+40*0、5)=1221KN
按照相同条件下的静载实验结果,经过分析与比较,综合确定采用
Ra=1300KN,等验算完群桩作用后再复核承载力要求。
三、确定桩数与承台尺寸
采用平板式承台,且顶面埋深较浅,初步拟定承台埋深为2、0m,则有:作
用在承台顶面的土体荷载:Gk=18*2、0*3、0*2、0=216KN
n= F + G =7460 /1、35+216=4、25
Ra1300
所以桩数为:
2
取Sa=3d=1、20m,并考虑到My比较大,取5根桩进行设计。故布置桩平面如下图所示:
四、单桩承载力验算
1)轴心受压作用下:
Q k = G k+F k 7460 /1、35 +
216
n = = 1148 5 2)偏心受压作用下: Q k max = Q ± ( M K + H K h ) x max 2 k min K i = 7460 /1、35 + 216 + (840 /1、35) ?1、1 = 1148 +141 = 1289KN 5 4 ?1、1?1、1 <1、2*Ra＝1560KN,故可以满足要求,表明桩基选用无误,但以下还需进行 群桩效应下的承载了,估计可以满足设计要求。 五、群桩承载力验算 根据本基础工程设计要求,结合《桩基规》,本基础桩中心距Sa较小, Sa=3、0d,显然应该按照群桩效应与承台效应重新验算单桩承载力设计值Ra。《桩基规》根据大量的基桩侧阻、端阻、承台土的阻力测试结果,经分析,应按照以下方式确定各项群桩效应系数值,然后再按相关公式进行验算。 S a B c 由d ＝3、0 ; l ＝0、 09 3 查书上所给表有: c i ＝0、110 , c e ＝0、630 由 A ci ＝5、41m2, A ce ＝2×3－5、412＝0、59m2得 i A i c A e c = c + e ＝ = 0、11 5、41 + 0、63 0、59 ＝0、 161 A c A c 6 6 查表得 c = 1、70,所以考虑承台底土的抗力,并用以下公式进行基桩竖向承 载力计算: R = sp Q uk + c Q ck = sp Q uk + c q ck A c sp c sp c n ＝(0、80×2270×0、16/1、65)+4×0、4×1、64×( 25×6×+14、9×25+40×0、5)/1、65+216×0、 16/1、70=1157kN 由于 1157×5=5785KN<(7460/1、35+Gk)=5741KN ,故满足要求 六、群桩沉降计算 本设计建筑物为厂房,属于乙级建筑,但就是设计桩基础为摩擦型群桩基础, 预制混凝土桩穿过软土层,应该考虑桩基础的沉降计算,假定桩群为一假想的实 体基础,按与浅基础相同的方法与步骤计算桩端平面以下由附加应力引起的压缩 层范围内的地基变形量,计算过程中,土层的压缩模量按实际的应力实验曲线确 定,同时,基底边长取承台底面边长为 2、0m,还要引入桩基等效沉降系数加以修 正。具体的计算步骤为: (1)分层:将桩端以下平面土分为若干层,分层厚度为 0、4b=0、8m 、 (2)确定地基沉降计算深度:按附加应力与自重应力比小于 0、2 来进行确定。 (3)计算各分层土体的平均自重应力与平均附加应力,由 P 1i 与 P 2i 的实验曲线 查得相应的孔隙比。 (4)分别计算每层土体的变形量△S i 、 △S i ＝∑ (e 1i －e 2i ) ×h i / (1+ e 1i ) (5)累加 s i 可以得到最终的沉降量 S,乘以桩基计算经验系数为 1、0,再乘以基 等效沉降系数 ψs ＝0、112(查《桩基规》可知) 采用分层总与法计算如下表所示: 故有总的沉降量为: S=1、29+1、59+1、97+1、3、42+3、20+2、55+3、46+3、0+2、95+2、55+1、29=27、26cm 4 第三章、器件 一、超深亚微米工艺条件下MOS 管主要二阶效应： 1、速度饱和效应：主要出现在短沟道NMOS 管，PMOS 速度饱和效应不显著。主要原因是 TH G S V V -太大。在沟道电场强度不高时载流子速度正比于电场强度（μξν=） ，即载流子迁移率是常数。但在电场强度很高时载流子的速度将由于散射效应而趋于饱和，不再随电场 强度的增加而线性增加。此时近似表达式为：μξυ=（c ξξ<），c s a t μξυυ==（c ξξ≥） ，出现饱和速度时的漏源电压D SAT V 是一个常数。线性区的电流公式不变，但一旦达到DSAT V ，电流即可饱和，此时DS I 与GS V 成线性关系（不再是低压时的平方关系）。 2、Latch-up 效应：由于单阱工艺的NPNP 结构，可能会出现VDD 到VSS 的短路大电流。 正反馈机制：PNP 微正向导通，射集电流反馈入NPN 的基极，电流放大后又反馈到PNP 的基极，再次放大加剧导通。 克服的方法：1、减少阱/衬底的寄生电阻，从而减少馈入基极的电流，于是削弱了正反馈。 2、保护环。 3、短沟道效应：在沟道较长时，沟道耗尽区主要来自MOS 场效应，而当沟道较短时，漏衬结（反偏）、源衬结的耗尽区将不可忽略，即栅下的一部分区域已被耗尽，只需要一个较小的阈值电压就足以引起强反型。所以短沟时VT 随L 的减小而减小。 此外，提高漏源电压可以得到类似的效应，短沟时VT 随VDS 增加而减小，因为这增加了反偏漏衬结耗尽区的宽度。这一效应被称为漏端感应源端势垒降低。 4、漏端感应源端势垒降低（DIBL）： VDS增加会使源端势垒下降，沟道长度缩短会使源端势垒下降。VDS很大时反偏漏衬结击穿，漏源穿通，将不受栅压控制。 5、亚阈值效应（弱反型导通）：当电压低于阈值电压时MOS管已部分导通。不存在导电沟道时源（n+）体（p）漏（n+）三端实际上形成了一个寄生的双极性晶体管。一般希望该效应越小越好，尤其在依靠电荷在电容上存储的动态电路，因为其工作会受亚阈值漏电的严重影响。 绝缘体上硅（SOI） 6、沟长调制：长沟器件：沟道夹断饱和；短沟器件：载流子速度饱和。 7、热载流子效应：由于器件发展过程中，电压降低的幅度不及器件尺寸，导致电场强度提高，使得电子速度增加。漏端强电场一方面引起高能热电子与晶格碰撞产生电子空穴对，从而形成衬底电流，另一方面使电子隧穿到栅氧中，形成栅电流并改变阈值电压。 影响：1、使器件参数变差，引起长期的可靠性问题，可能导致器件失效。2、衬底电流会引入噪声、Latch-up、和动态节点漏电。 解决：LDD（轻掺杂漏）：在漏源区和沟道间加一段电阻率较高的轻掺杂n-区。缺点是使器件跨导和IDS减小。 8、体效应：衬底偏置体效应、衬底电流感应体效应（衬底电流在衬底电阻上的压降造成衬偏电压）。 二、MOSFET器件模型 1、目的、意义：减少设计时间和制造成本。 2、要求：精确；有物理基础；可扩展性，能预测不同尺寸器件性能；高效率性，减少迭代次数和模拟时间 3、结构电阻：沟道等效电阻、寄生电阻 4、结构电容： 三、特征尺寸缩小 目的：1、尺寸更小；2、速度更快；3、功耗更低；4、成本更低、 方式： 1、恒场律（全比例缩小），理想模型，尺寸和电压按统一比例缩小。 优点：提高了集成密度 未改善：功率密度。 问题：1、电流密度增加；2、VTH小使得抗干扰能力差；3、电源电压标准改变带来不便；4、漏源耗尽层宽度不按比例缩小。 2、恒压律，目前最普遍，仅尺寸缩小，电压保持不变。 优点：1、电源电压不变；2、提高了集成密度 问题：1、电流密度、功率密度极大增加；2、功耗增加；3、沟道电场增加，将产生热载流子效应、速度饱和效应等负面效应；4、衬底浓度的增加使PN结寄生电容增加，速度下降。 3、一般化缩小，对今天最实用，尺寸和电压按不同比例缩小。 限制因素：长期使用的可靠性、载流子的极限速度、功耗。 一、课程设计的目的 基础工程课程设计就是土木工程专业教育的一个重要教学环节,就是全面检验与巩固基础工程课程学习效果的一个有效方式。通过本次课程设计使学生能够运用已学过基础工程设计理论与方法进行一般形式的基础的设计,进一步理解基础工程设计的基本原理。设置课程设计的目的就是加强学生对本课程及相关课程知识的理解,培养学生综合分析问题的能力与运用基础理论知识解决实际工程问题的能力,为毕业设计打下坚实的基础,也有助于学生毕业后能尽早进入“工程角色”。多年来的教学实践反映了课程设计这一教学环节对学生能力的培养起到了一定的作用。 二、课程设计的内容 1、设计资料 1、地形 拟建建筑场地平整 2、工程地质条件 自上而下土层依次如下: 号土层:杂填土,层厚约0、5m,含部分建筑垃圾 号土层:粉质黏土,层厚1、2m,软塑,潮湿,承载力特征值f ak=130kPa。 ●号土层:黏土,层厚1、5m,可塑,稍湿,承载力特征值f ak=180kPa。 ?号土层:细砂,层厚2、7m,中密,承载力特征值f ak=240kPa。 ?号土层:强风化砂质泥岩,厚度未揭露,承载力特征值f ak=300kPa。 3、岩土设计技术参数 地基岩土物理力学参数如表1、1所示。 表1、1 地基岩土物理力学参数 土层 编号土的名称 重度 (kN/m3) 孔隙 比 e 液性 指数 I L 黏聚力 c(kPa) 内摩擦 角 (°) 压缩模 量Ｅs (MPa) 标准 贯入 锤击 数N 承载力 特征值 f ak(kPa) 杂填土18 粉质黏土20 0、65 0、84 34 13 7、5 6 130 ●黏土19、4 0、58 0、78 25 23 8、2 11 180 ?细砂21 0、62 30 11、6 16 240 ? 强风化砂 质泥岩 22 18 22 300 (1)拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 (2)地下水位深度:位于地表下1、5m 5、上部结构资料 拟建建筑物为多层全现浇框架结构,框架柱截面尺寸为500mm×500mm。室外 地坪标高同自然地面,室内外高差450mm。柱网布置如图1、1所示。 图1、1 柱网平面图 6、上部结构作用 目录 1 柱下独立基础课程设计 .................... 错误!未定义书签。 1.1设计资料............................ 错误!未定义书签。 1.1.1地形........................... 错误!未定义书签。 1.1.2工程地质条件................... 错误!未定义书签。 1.1.3岩土设计参数................... 错误!未定义书签。 1.1.4水文地质条件................... 错误!未定义书签。 1.1.5上部结构材料................... 错误!未定义书签。 1.1.6材料........................... 错误!未定义书签。 1.1.7本人设计资料................... 错误!未定义书签。 1.2独立基础设计........................ 错误!未定义书签。 1.2.1选择基础材料................... 错误!未定义书签。 1.2.2选择基础埋置深度............... 错误!未定义书签。 1.2.3求地基承载力特征值a f ........... 错误!未定义书签。 1.2.4初步选择基底尺寸............... 错误!未定义书签。 土层编号土的 名称 重度γ 3 m KN 孔隙 比e 液性 指数 I l 粘聚 力c KPa 内摩 擦角 ? () 压缩模量 (pa) s E M 标准 贯入 锤击 数N 承载力 特征值 () ak f kPa ①杂填 土 18 -- -- -- -- -- -- -- ②粉质 粘土 20 0.65 0.84 34 13 7.5 6 130 ③黏土19.4 0.58 0.78 25 23 8.2 11 180 ④细砂21 0.62 -- -- 30 11.6 16 240 目录 一、设计资料 二、独立基础设计 1、选择基础材料 2、选择基础埋置深度 3、计算地基承载力特征值 4、初步选择基底尺寸 5、验算持力层的地基承载力 6、计算基底净反力 7、验算基础高度 8、基础高度（采用阶梯形基础） 9、变阶处抗冲切验算 10、配筋计算 11、基础配筋大详图 12、确定A、B两轴柱子基础底面尺寸 13、设计图纸（附图纸） 三、设计技术说明及主要参考文献 柱下独立基础课程设计 一、设计资料 3号题○B轴柱底荷载： ○1柱底荷载效应标准组合值：F K=1720(1677)KN，M K=150(402)KN·m，V K=66(106)KN。 ○2柱底荷载效应基本组合值：F=2250KN，M=195KN·m，V=86KN。 持力层选用○4号土层，承载力特征值f ak=240kPa，框架柱截面尺寸为500mm×500mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。 二、独立基础设计 1.选择基础材料 基础采用C25混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度0.8m。 2.选择基础埋置深度 根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。 ①号土层：杂填土，层厚约0.5m，含部分建筑垃圾。 ②号土层：粉质粘土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值f ak=130kPa。 ③号土层：粘土，层厚1.5m，稍湿，承载力特征值f ak=180kPa。 ④号土层：细砂，层厚3.0m，中密，承载力特征值f ak=240kPa。 ⑤号土层：强风化砂质泥岩，很厚，中密，承载力特征值f ak=300kPa。 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位深度：位于地表下1.5m。取基础地面高时最好至持力层下0.5m，本设计取○4号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础地面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m。由此得到基础剖面示意图如下图所示。 课程设计说明书 课程名称：基础工程课程设计 设计题目：柱下独立基础设计 专业：建工班级：建工0903 学生姓名: 邓炜坤学号: 0912080319 指导教师:周友香 湖南工业大学科技学院教务部制 2011年 12 月 1 日 引言 “土力学与地基基础”课程是土木工程专业及相关专业的主干课程，也是重要的专业课程。“土力学与地基基础课程设计”是“土力学与 地基基础”课程的实践教学环节，着手提高学生的综合应用能力，主要 为了巩固与运用基础概念与基础知识、掌握方法以及培养各种能力等诸 多方面。 作为建筑类院校专业课的一种实践教学环节，课程设计师教学计划中德一个有机组成部分；是培养学生综合运用所学各门课程的基本理论、基本知识和基本技能，以分析解决实际工程问题能力的重要步骤；是学 生巩固并灵活运用所学专业知识的一种比较好的手段；也是锻炼学生理 论联系实际能力和提高学生工程设计能力的必经之路。 课程设计的目的是： 1.巩固与运用理论教学的基本概念和基础知识 2.培养学生使用各种规范及查阅手册和资料能力 3.培养学生概念设计的能力 4.熟悉设计步骤与相关的设计内容 5.学会设计计算方法 6培养学生图子表达能力 7.培养学生语言表达能力 8.培养学生分析和解决工程实际问题的能力 目录 一、设计资料 二、独立基础设计 1、选择基础材料 2、选择基础埋置深度 3、计算地基承载力特征值 4、初步选择基底尺寸 5、验算持力层的地基承载力 6、软弱下卧层的验算 7、计算基底净反力 8、验算基础高度 9、基础高度（采用阶梯形基础） 10、地基变形验算 11、变阶处抗冲切验算 12、配筋计算 13、基础配筋大详图 14、确定A、B两轴柱子基础底面尺寸 15、A、B两轴持力层地基承载力验算 16、设计图纸 基础工程课程设计柱下 独立基础 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256） 柱下独立基础课程设计姓名： 班级： 学号： 指导老师：罗晓辉 目录 一、设计任务书 采用柱下独立基础方案。 材料采用C25，基底设置C15、厚度100mm 的混凝土垫层；配筋采用Ⅱ级普通圆钢筋。承受轴心荷载的基础底板一般采用正方形，若偏心荷载则采用矩形底板，其长宽比采用。设计计算内容： （1）在不考虑地基处理和角、边柱的影响时，中柱按地基承载力确定的基础底面积是否满足沉降要求 （2）若通过地基处理（地基处理深度从基础底面以下内），使得地基承载力设计值达到160kPa ，进行如下设计计算： 1）根据地基强度确定中柱、角与边柱的（角与边柱需考虑100kN·m 的力矩荷载。力矩作用方向根据右手螺旋法则确定，且指向柱网平面惯性轴）柱下基础底面尺寸； 2）基础配筋、冲切验算； 3）完成有关计算部分的计算简图、基础配筋图等。 二、不考虑地基处理和角边柱影响中柱的沉降验算 不考虑地基处理和角、边柱的影响时，中柱按地基承载力确定的基底面积是否满足沉降要求 （1）按承载力确定基础尺寸 由勘察报告可知，基础的埋深为，持力层为粘土层。地基承载力kPa f k 100 。 对埋深进行修正： 设杂填土的重度为3/18m kN 基础底面以上土的重度：3/194.2)4.024218(m kN m =?+?=γ 中柱承受轴心荷载，基础底板采用正方形。 m b d f F b A G a k 198.4,4 .22054.1501807 2≥?-=-≥ =γ，取b=， （2）基底压力的计算 基底压力：kPa A G F p 64.1452 .42.44 .22.42.4181807=????+=+= 基础以上土的平均重度：3/194 .224 4.0182m kN m =?+?=γ 基底平均附加应力：kPa p p ch 04.1004.21964.1450=?-=-=σ m b b z n 89.9)2.4ln 4.05.2(2.4)ln 4.05.2(=?-?=-=，取10m 。 表1 分层总和法计算沉降量 （3）基础的最终沉降量： 由《规范》，体型简单的高层建筑基础的平均沉降量为200mm, 不满足要求。 1 柱下独立基础课程设计 1.1设计资料 1.1.1地形 拟建建筑地形平整 1.1.2工程地质条件 自上而下土层依次如下： ①号土层：杂填土，层厚0.5m 含部分建筑垃圾。 ②号土层：粉质粘土，层厚1.2m ，软塑，潮湿，承载力特征值ak f 130KPa =。 ③号土层：黏土，层厚1.5m ，可塑，稍湿，承载力特征值180ak f KPa =。 ④号土层：细砂，层厚2.7m ，中密，承载力特征值k 240Kpa a f =。 ⑤号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值300ak f KPa =。 1.1.3岩土设计参数 表1.1 地基岩土物理学参数 1.1.4水文地质条件 1) 拟建厂区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 2) 地下水位深度：位于地表下1.5m 。 1.1.5上部结构材料 拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm ?500mm 。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。柱网布置图如图1.1所示： 1.1.6材料 混凝土强度等级为2530C C -，钢筋采用235HPB 、HPB335级。 1.1.7本人设计资料 本人分组情况为第二组第七个，根据分组要求及参考书柱底荷载效应标准组合值及柱底荷载效应基本组合值选用⑦题号B 轴柱底荷载. ①柱底荷载效应标准组合值:k K K F 1970KN M 242KN.m,V 95KN ===， 。 ②柱底荷载效应基本组合值:k K K F 2562KN M 315KN.m,V 124KN ===，. 持力层选用④号土层，承载力特征值k F 240KPa =，框架柱截面尺寸为500mm ?500mm ，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。 1、解释基本概念：集成电路，集成度，特征尺寸 参考答案： A、集成电路（IC：integrated circuit）是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的集成块。 B、集成度是指在每个芯片中包含的元器件的数目。 C、特征尺寸是代表工艺光刻条件所能达到的最小栅长（L）尺寸。 2、写出下列英文缩写的全称：IC，MOS，VLSI，SOC，DRC，ERC，LVS，LPE 参考答案： IC：integrated circuit；MOS：metal oxide semiconductor；VLSI：very large scale integration；SOC：system on chip；DRC：design rule check；ERC：electrical rule check；LVS：layout versus schematic；LPE：layout parameter extraction 3、试述集成电路的几种主要分类方法 参考答案： 集成电路的分类方法大致有五种：器件结构类型、集成规模、使用的基片材料、电路功能以及应用领域。根据器件的结构类型，通常将其分为双极集成电路、MOS集成电路和Bi-MOS 集成电路。按集成规模可分为：小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。按基片结构形式，可分为单片集成电路和混合集成电路两大类。按电路的功能将其分为数字集成电路、模拟集成电路和数模混合集成电路。按应用领域划分，集成电路又可分为标准通用集成电路和专用集成电路。 4、试述“自顶向下”集成电路设计步骤。 参考答案： “自顶向下”的设计步骤中，设计者首先需要进行行为设计以确定芯片的功能；其次进行结构设计；接着是把各子单元转换成逻辑图或电路图；最后将电路图转换成版图，并经各种验证后以标准版图数据格式输出。 5、比较标准单元法和门阵列法的差异。 参考答案： 柱下独立基础课程设计任务书 一、设计资料 1、地形 拟建建筑场地平整 2、工程地质条件 自上而下土层依次如下： 号土层：杂填土，层厚约0.5m，含部分建筑垃圾 号土层：粉质黏土，层厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值f ak=130kPa。 ●号土层：黏土，层厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值f ak=180kPa。 ?号土层：细砂，层厚2.7m，中密，承载力特征值f ak=240kPa。 ?号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值f ak=300kPa。 3、岩土设计技术参数 地基岩土物理力学参数如表1.1所示。 表1.1 地基岩土物理力学参数 重度 4、水文地质条件 （1）拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 （2）地下水位深度：位于地表下1.5m 5、上部结构资料 拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm×500mm。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置如图1.1所示。 图1.1 柱网平面图 6、上部结构作用 上部结-构作用在柱底的荷载效应标准组合值如表1.2所示，上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值如表1.3所示。 表1.2 柱底荷载效应标准组合值 7、材料 混凝土强度等级为C25～C30，钢筋采用HPB300、HRB335级。 二、设计分组 根据以上所给设计资料及学生人数，将学生划分为2组。分组示意如下： 第1组，共10人，基础持力层选用●号土层，设计A轴柱下独立基础。 第2组，共10人，基础持力层选用?号土层，设计A轴柱下独立基础。 第3组，共10人，基础持力层选用●号土层，设计B轴柱下独立基础。 第4组，共10人，基础持力层选用?号土层，设计B轴柱下独立基础。 第5组，共10人，基础持力层选用●号土层，设计C轴柱下独立基础。 第6组，共10人，基础持力层选用?号土层，设计C轴柱下独立基础。 三、设计要求 每人根据所在组号和题号，完成指定轴线的柱下独立基础设计。对于另外两根轴线的基础，只要求根据所给荷载确定基础底面尺寸，以便画出基础平面图。要求分析过程详细，计算步骤完整，设计说明书面报告的编写应具有条理性，图纸整洁清晰。 四、设计内容 （1）设计柱下独立基础，包括确定基础埋置深度、基础底面尺寸，对基础进行结构内力分析、强度计算，确定基础高度，进行配筋计算并满足构造设计要求，地基沉降计算，编写设计计算书。 （2）绘制基础施工图，包括基础平面布置图、独立基础大样图，并提出必要的技术说明。 五、设计成果 1、设计计算书 设计计算书包括以下内容： （1）确定地基持力层和基础埋深度。 （2）确定基础底面尺寸，验算地基承载力 （3）对基础进行抗冲承载力验算，确定基础高度。 柱下独立基础课程 设计例题 1 柱下独立基础课程设计 1.1设计资料 1.1.1地形 拟建建筑地形平整 1.1.2工程地质条件 自上而下土层依次如下： ①号土层：杂填土，层厚0.5m 含部分建筑垃圾。 ②号土层：粉质粘土，层厚 1.2m ，软塑，潮湿，承载力特征值 ak f 130KPa =。 ③号土层：黏土，层厚 1.5m ，可塑，稍湿，承载力特征值 180ak f KPa =。 ④号土层：细砂，层厚2.7m ，中密，承载力特征值k 240Kpa a f =。 ⑤号土层：强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值 300ak f KPa =。 1.1.3岩土设计参数 表1.1 地基岩土物理学参数 ② 粉质粘土 20 0.65 0.84 34 13 7.5 6 130 ③ 黏土 19.4 0.58 0.78 25 23 8.2 11 180 ④ 细砂 21 0.62 -- -- 30 11.6 16 240 ⑤ 强风化砂质泥岩 22 -- -- -- -- 18 22 300 1.1.4水文地质条件 1) 拟建厂区地下水对混凝土结构无腐蚀性。 2) 地下水位深度：位于地表下1.5m 。 1.1.5上部结构材料 拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500mm ?500mm 。室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。柱网布置图如图1.1所示： 1.1.6材料 混凝土强度等级为2530C C -，钢筋采用235HPB 、HPB335级。 1.1.7本人设计资料 本人分组情况为第二组第七个，根据分组要求及参考书柱底荷载效应标准组合值及柱底荷载效应基本组合值选用⑦题号B 轴柱底荷载. ①柱底荷载效应标准组合值:k K K F 1970KN M 242KN.m,V 95KN ===， 。 ②柱底荷载效应基本组合值:k K K F 2562KN M 315KN.m,V 124KN ===，. 持力层选用④号土层，承载力特征值k F 240KPa =，框架柱截面尺寸为500mm ?500mm ，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。 1.2独立基础设计 1. 2.1选择基础材料 基础采用C25混凝土，HPB235级钢筋，预估基础高度0.8m 。 1.2.2选择基础埋置深度 根据柱下独立基础课程设计任务书要求和工程地质资料选取。你、 拟建厂区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位于地表下1.5m 。 取基础底面高时最好取至持力层下0.5m ，本设计取④号土层为持力层，因此考虑取室外地坪到基础底面为0.5+1.2+1.5+0.5=3.7m 。由此得基础剖面示意图，如图1.2所示。 基础工程课程设计 课程名称：《基础工程》 设计题目：柱下独立基础课程设计 院系：土木工程学院 专业：道路、桥梁、隧道工程年级：2009级 姓名：李涛 学号：20090710149 指导教师：李文广 徐州工程学院土木工程学院 2011 年12 月15 日 目录 1、柱下独立基础设计资料 2、柱下独立基础设计 2.1 基础设计材料 2.2 基础埋置深度选择 2.3地基承载力特征值 2.4 基础底面尺寸的确定 2.5 验算持力层地基承载力 2.6 基底净反力的计算 2.7 基础高度的确定 2.7.1 抗剪验算 2.7.2 抗冲切验算 2.8 地基沉降计算 2.9 配筋计算 3 软弱下卧层承载力验算 4《规范》法计算沉降量 5地基稳定性验算 5 参考文献 6设计说明 附录 基础施工图 一、基础设计资料 2号题 B 轴柱底荷载： ① 柱底荷载效应标准组合值：KN F k 1615=，m KN M k ?=125，KN V k 60=； ② 柱底荷载效应基本组合值：KN F 2099.5=，m KN M ?=162.5，KN V 78=。 持力层选用4号粘土层，承载力特征值240=ak f kPa ，框架柱截面尺寸为500×500 mm ，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。 二、独立基础设计 1.选择基础材料：C25混凝土，HPB235钢筋，预估基础高度0.8m 。 2.基础埋深选择：根据任务书要求和工程地质资料， 第一层土：杂填土，厚0.5m ,含部分建筑垃圾； 第二层土：粉质粘土，厚1.2m , 软塑，潮湿，承载力特征值 ak f = 130kPa 第三层土：粘土，厚1.5m , 可塑，稍湿，承载力特征值 ak f = 180kPa 第四层土：全风化砂质泥岩，厚2.7m ,承载力特征值ak f = 240kPa 地下水对混凝土无侵蚀性，地下水位于地表下1.5m 。 取基础底面高时最好取至持力层下0.5m ，本设计取第三层土为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为m 3.75.15.02.15.0=+++。由此得基础剖面示意图如下： Digital IC：数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统 第一章引论 1、数字IC芯片制造步骤 设计：前端设计（行为设计、体系结构设计、结构设计）、后端设计（逻辑设计、电路设计、版图设计） 制版：根据版图制作加工用的光刻版 制造：划片：将圆片切割成一个一个的管芯（划片槽） 封装：用金丝把管芯的压焊块（pad）与管壳的引脚相连 测试：测试芯片的工作情况 2、数字IC的设计方法 分层设计思想：每个层次都由下一个层次的若干个模块组成，自顶向下每个层次、每个模块分别进行建模与验证 SoC设计方法：IP模块（硬核（Hardcore)、软核（Softcore)、固核（Firmcore））与设计复用Foundry（代工）、Fabless（芯片设计）、Chipless（IP设计）“三足鼎立”——SoC发展的模式 3、数字IC的质量评价标准（重点：成本、延时、功耗，还有能量啦可靠性啦驱动能力啦之类的） NRE (Non-Recurrent Engineering) 成本 设计时间和投入，掩膜生产，样品生产 一次性成本 Recurrent 成本 工艺制造（silicon processing），封装（packaging），测试（test） 正比于产量 一阶RC网路传播延时：正比于此电路下拉电阻和负载电容所形成的时间常数 功耗：emmmm自己算 4、EDA设计流程 IP设计系统设计（SystemC）模块设计（verilog） 综合 版图设计(.ICC) 电路级设计（.v 基本不可读）综合过程中用到的文件类型(都是synopsys)： 可以相互转化 .db（不可读）.lib（可读） 加了功耗信息 基础工程课程设计任务书 题目：柱下独立基础课程设计 指导教师：黄晋 浙江理工大学科艺学院建筑系 2011年10月9日 柱下独立基础课程设计任务书 一、设计题目 柱下独立基础设计 二、设计资料 1.地形：拟建建筑场地平整 2.工程地质资料：自上而下依次为： ①杂填土：厚约0.5m，含部分建筑垃圾； ②粉质粘土：厚1.2m，软塑，潮湿，承载力特征值fak=130KN/m2； ③粘土：厚1.5m，可塑，稍湿，承载力特征值fak=180KN/m2； ④全风化砂质泥岩：厚2.7m,承载力特征值fak=240KN/m2； ⑤强风化砂质泥岩：厚3.0m,承载力特征值fak=300KN/m2； ⑥中风化砂质泥岩：厚4.0m,承载力特征值fak=620KN/m2； 表1 地基岩土物理力学参数表 3.水文资料为： 地下水对混凝土无侵蚀性。 地下水位深度：位于地表下1.5m。 4.上部结构资料： 上部结构为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为500×500 mm，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm。柱网布置见图1。 图1 柱网平面图 5.上部结构作用在柱底的荷载效应标准组合值见表2； 上部结构作用在柱底的荷载效应基本组合值见表3； 表2 柱底荷载效应标准组合值 题号F k(KN) M k (KN?m) V k (KN) A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴 1 975 1548 1187 140 100 198 46 48 44 2 1032 1615 1252 164 125 221 55 60 52 3 1090 1730 1312 190 150 242 62 66 57 4 1150 181 5 1370 210 175 271 71 73 67 5 1218 1873 1433 235 193 297 80 83 74 6 1282 1883 1496 25 7 21 8 325 86 90 83 7 1339 1970 1560 284 242 355 96 95 89 8 1402 2057 1618 231 266 377 102 104 98 9 1534 2140 1677 335 288 402 109 113 106 10 1598 2205 1727 365 309 428 120 117 114 表3 柱底荷载效应基本组合值 题号 F (KN) M (KN?m) V (KN) A轴B轴C轴A轴B轴C轴A轴B轴C轴 1 1268 201 2 1544 18 3 130 258 60 62 58 2 1342 2100 1627 214 16 3 288 72 78 67 3 1418 2250 1706 248 195 315 81 86 74 4 1496 2360 1782 274 228 353 93 9 5 88 5 1584 2435 1863 30 6 251 386 104 108 96 6 166 7 244 8 1945 334 284 423 112 117 108 7 1741 2562 2028 369 315 462 125 124 116 8 1823 2674 2104 391 346 491 133 136 128 9 1995 2783 2181 425 375 523 142 147 138 10 2078 2866 2245 455 402 557 156 153 149 目录 柱下独立基础课程设计 (2) 1.1、设计资料 (2) 1.1.1、地形 (2) 1.1.2、工程地质条件 (2) 1.1.3、岩土设计参数 (2) 1.1.4水文地质条件 (3) 1.1.5上部结构资料 (3) 1.1.6设计要求 (3) 1.1.7设计容 (4) 1. 1. 8参考资料 (4) 1.2独立基础设计 (4) 1.2.1选择基础材料 (4) 1.2.2选择基础埋置深度 (5) 1.2.3求地基承载力特征值fa (5) 1.2.4初步选择基底尺寸 (5) 1.2.5验算持力层地基承载力 (6) 1.2.6计算基底反力 (6) 1.2.7柱边基础截面抗冲切验算 (7) 1.2.8变阶处抗冲剪验验 (8) 1.2.9配筋计算 (9) 1.2.10基础配筋大样图 (10) 1. 2. 11计算基础沉降量 (11) 1.2.12设计图纸 (17) 选题一、柱下独立基础设计 （一）设计资料 1、地形 拟建建筑场地平整。 2、工程地质条件 自上而下土层依次如下： ①号土层，杂填土，层厚0.6m ，含部分建筑垃圾。 ②号土层，粉质黏土，层厚1.5m ，软塑，潮湿，承载力特征值kPa f ak 150=。 ③号土层，黏土，层厚1.8m ，可塑，稍湿，承载力特征值kPa f ak 190=。 ④号土层，细砂，层厚2.0m ，中密，承载力特征值kPa f ak 240=。 ⑤号土层，强风化砂质泥岩，厚度未揭露，承载力特征值kPa f ak 310=。 3、岩土设计技术参数 地基岩土物理力学参数如表1.1所示。 表1.1 地基岩土物理力学参数 4、水文地质条件 （1）拟建场区地下水对混凝土结构有腐蚀性。 （2）地下水位深度：位于地表下1.5m 。 5、上部结构资料 拟建建筑物为多层全现浇框架结构，框架柱截面尺寸为mm mm 400400?。室外地坪标高同自然地面，室外高差mm 350。柱网布置如图1.1所示。 班级：通信二班姓名：赵庆超学号：20071201297 7，版图设计中整体布局有哪些注意事项？ 答：1版图设计最基本满足版图设计准则，以提高电路的匹配性能，抗干扰性能和高频工作性能。 2 整体力求层次化设计，即按功能将版图划分为若干子单元，每个子单元又可能包含若干子单元，从最小的子单元进行设计，这些子单元又被调用完成较大单元的设计，这种方法大大减少了设计和修改的工作量，且结构严谨，层次清晰。 3 图形应尽量简洁，避免不必要的多边形，对连接在一起的同一层应尽量合并，这不仅可减小版图的数据存储量，而且版图一模了然。 4 在构思版图结构时，除要考虑版图所占的面积，输入和输出的合理分布，较小不必要的寄生效应外，还应力求版图与电路原理框图保持一致（必要时修改框图画法），并力求版图美观大方。 8，版图设计中元件布局布线方面有哪些注意事项？ 答：1 各不同布线层的性能各不相同，晶体管等效电阻应大大高于布线电阻。高速电路，电荷的分配效应会引起很多问题。 2 随器件尺寸的减小，线宽和线间距也在减小，多层布线层之间的介质层也在变薄，这将大大增加布线电阻和分布电阻。 3 电源线和地线应尽可能的避免用扩散区和多晶硅布线，特别是通过 较大电流的那部分电源线和地线。因此集成电路的版图设计电源线和地线多采用梳状布线，避免交叉，或者用多层金属工艺，提高设计布线的灵活性。 4 禁止在一条铝布线的长信号霞平行走过另一条用多晶硅或者扩散区布线的长信号线。因为长距离平行布线的两条信号线之间存在着较大的分布电容，一条信号线会在另一条信号线上产生较大的噪声，使电路不能正常工作。、 5 压点离开芯片内部图形的距离不应少于20um，以避免芯片键和时，因应力而造成电路损坏。 IC设计基础（流程、工艺、版图、器件）笔试集锦 1、我们公司的产品是集成电路，请描述一下你对集成电路的认识，列举一些与集成电路 相关的内容（如讲清楚模拟、数字、双极型、CMOS、MCU、RISC、CISC、DSP、ASIC、FPGA 等的概念）。（仕兰微面试题目） 什么是MCU？ MCU(Micro Controller Unit)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，简称单片机，是指随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机。 MCU的分类 MCU按其存储器类型可分为MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可编程)ROM、FLASH ROM等类型。MASK ROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FALSH ROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；OTP ROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。 RISC为Reduced Instruction Set Computing的缩写，中文翻译为精简执令运算集，好处是CPU核心 很容易就能提升效能且消耗功率低，但程式撰写较为复杂；常见的RISC处理器如Mac的Power PC 系列。 CISC就是Complex Instruction Set Computing的缩写,中文翻译为复杂指令运算集,它只是CPU分类的一种,好处是CPU所提供能用的指令较多、程式撰写容易,常见80X86相容的CPU即是此类。 DSP有两个意思，既可以指数字信号处理这门理论，此时它是Digital Signal Processing的缩写；也可以是Digital Signal Processor的缩写，表示数字信号处理器，有时也缩写为DSPs，以示与理论的区别。 2、FPGA和ASIC的概念，他们的区别。（未知） 答案：FPGA是可编程ASIC。 ASIC:专用集成电路，它是面向专门用途的电路，专门为一个用户设计和制造的。根据一 个用户的特定要求，能以低研制成本，短、交货周期供货的全定制，半定制集成电路。与 门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计 制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点 3、什么叫做OTP片、掩膜片，两者的区别何在？（仕兰微面试题目）otp是一次可编程（one time programme）,掩膜就是mcu出厂的时候程序已经固化到里面去了，不能在写程序进去！( 4、你知道的集成电路设计的表达方式有哪几种？（仕兰微面试题目） 5、描述你对集成电路设计流程的认识。（仕兰微面试题目） 6、简述FPGA等可编程逻辑器件设计流程。（仕兰微面试题目） 7、IC设计前端到后端的流程和eda工具。（未知） 8、从RTL synthesis到tape out之间的设计flow,并列出其中各步使用的tool.（未知） 9、Asic的design flow。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题） 10、写出asic前期设计的流程和相应的工具。（威盛） 11、集成电路前段设计流程，写出相关的工具。（扬智电子笔试） 先介绍下IC开发流程： 1.）代码输入（design input) 用vhdl或者是verilog语言来完成器件的功能描述，生成hdl代码 语言输入工具：SUMMIT VISUALHDL MENTOR RENIOR 图形输入: composer(cadence); viewlogic (viewdraw) 2.）电路仿真（circuit simulation) 将vhd代码进行先前逻辑仿真，验证功能描述是否正确 数字电路仿真工具： Verolog：CADENCE Verolig-XL SYNOPSYS VCS MENTOR Modle-sim VHDL : CADENCE NC-vhdl SYNOPSYS VSS MENTOR Modle-sim 模拟电路仿真工具： AVANTI HSpice pspice，spectre micro microwave: eesoft : hp 3.）逻辑综合（synthesis tools) 逻辑综合工具可以将设计思想vhd代码转化成对应一定工艺手段的门级电路；将初级仿真 中所没有考虑的门沿（gates delay）反标到生成的门级网表中,返回电路仿真阶段进行再 仿真。最终仿真结果生成的网表称为物理网表。 12、请简述一下设计后端的整个流程？（仕兰微面试题目） 13、是否接触过自动布局布线？请说出一两种工具软件。自动布局布线需要哪些基本元 素？（仕兰微面试题目） 14、描述你对集成电路工艺的认识。（仕兰微面试题目） 集成电路设计基础复习要点 第一章集成电路设计概述 1、哪一年在哪儿发明了晶体管？发明人哪一年获得了诺贝尔奖？ 2、世界上第一片集成电路是哪一年在哪儿制造出来的？发明人哪一 年为此获得诺贝尔奖？ 3、什么是晶圆？晶圆的材料是什么？ 4、晶圆的度量单位是什么？当前主流晶圆尺寸是多少？目前最大晶 圆尺寸是多少？ 5、摩尔是哪个公司的创始人？什么是摩尔定律？ 6、什么是SoC？英文全拼是什么？ 7、说出Foundry、Fabless和Chipless的中文含义。 8、什么是集成电路的一体化(IDM)实现模式？ 9、什么是集成电路的无生产线(Fabless)设计模式？ 10、目前集成电路技术发展的一个重要特征是什么？ 11、一个工艺设计文件(PDK)包含哪些内容？ 12、什么叫“流片”？ 13、什么叫多项目晶圆(MPW) ？MPW英文全拼是什么？ 14、集成电路设计需要哪些知识范围？ 15、著名的集成电路分析程序是什么？有哪些著名公司开发了集成电 路设计工具？ 16、SSI、MSI、LSI、VLSI、ULDI的中文含义是什么？英文全拼是 什么？每个对应产品芯片上大约有多少晶体管数目？ 17、国内近几年成立的集成电路代工厂家或转向为代工的厂家主要有 哪些？ 18、境外主要代工厂家和主导工艺有哪些？ 第二章集成电路材料、结构与理论 1、电子系统特别是微电子系统应用的材料有哪些？ 2、常用的半导体材料有哪些？ 3、半导体材料得到广泛应用的原因是什么？ 4、为什么市场上90%的IC产品都是基于Si工艺的？ 5、砷化镓(GaAs) 和其它III/V族化合物器件的主要特点是什么？ 6、GaAs晶体管最高工作频率f T可达多少？最快的Si晶体管能达到多 少？ 7、GaAs集成电路主要有几种有源器件？ 8、为什么说InP适合做发光器件和OEIC？ 9、IC系统中常用的几种绝缘材料是什么？ 10、什么是欧姆接触和肖特基接触？ 11、多晶硅有什么特点？ 12、什么是材料系统？ 7.2 柱下独立基础设计 A 轴柱底荷载 (1)、柱底荷载效应标准组合值:K F =1315.08kN ;K M =284kN m ?;K V =96kN 。 (2)、柱底荷载效应基本组合值:F =1741kN ;M =369kN m ?；V =125kN 。 独立基础设计： 1、基础采用25C 混凝土，235HPB 级钢筋，预估基础高度0.8m 。 2、选择基础埋置深度： 1号土层：杂填土，层厚0.5m ，含部分建筑垃圾 2号土层：粉质黏土，层厚1.2m ，软塑，潮湿，承载力特征值ak f =130KPa 3号土层：黏土，层厚3m ，可塑，稍湿，承载力特征值ak f =180KPa 4号土层：淤泥质黏土，层厚m 2,承载力特征值ak f =90KPa 5号土层：粉砂，分布于全场地，青灰色，层厚2.7m 6号土层：中砂，分布于整个场地，浅黄色，饱和，松散状，层厚3m 7号土层：粉质粒土，分布于整个场地，层厚3.7m 8号土层：强风化砂质泥岩，层厚未揭露，承载力特征值ak f =340KPa 拟建场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，地下水位于地表下1.5m 。 持力层选用3号土层，承载力特征值ak f =180KPa ，框架柱截面尺寸500mm ?500mm ，室外地坪标高同自然地面，室内外高差450mm 。 取基础地面高时取至持力层下0.5m ，取3号土层为持力层，所以考虑取室外地坪到基础底面为：0.5+1.2+0.5=2.2m 。 3、求地基承载力特征值a f 根据黏土e =0.58；l I =0.78，查表得b η=0.3；d η=1.6，基底以上土的加权平均重度为： m γ= 2 .25 .04.92.0101205.018?+?+?+?=16.233m kN 。 持力层承载力特征值a f （先不考虑对基础宽度的修正）： a f =ak f +d ηm γ(d -0.5)=180+16.23?1.6?(2.2-0.5)=224.15KPa 。 其中d 按室外地面算起。 4、初步选择基底尺寸 取柱底荷载标准值，计算基础和回填土重k G 时基础的埋置深度为：数字集成电路设计_笔记归纳..
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